Die Wärmepumpe Die Wärmepumpe Kostenlose Kostenlose Naturenergie auf dem Naturenergie auf dem eigenen Grundstück nutzen eigenen Grundstück nutzen Referent: Jürgen Lang Referent: Jürgen Lang BARTL Wärmepumpen BARTL Wärmepumpen BUND Stuttgart 28.04.2007
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Die WärmepumpeDie WärmepumpeKostenloseKostenlose Naturenergie auf dem Naturenergie auf dem
eigenen Grundstück nutzeneigenen Grundstück nutzen
Referent: Jürgen LangReferent: Jürgen Lang
BARTL WärmepumpenBARTL Wärmepumpen
BUND Stuttgart
28.04.2007
�
Ablauf:Ablauf:
� Wie funktioniert eine Wärmepumpe?Wie funktioniert eine Wärmepumpe?� Die möglichen WärmequellenDie möglichen Wärmequellen� Kostenvergleich WP/Öl/Gas/PelletsKostenvergleich WP/Öl/Gas/Pellets
Was ist eine Wärmepumpe?Was ist eine Wärmepumpe?� Eine Wärmepumpe beheizt Ihr Gebäude und sorgt für warmes Eine Wärmepumpe beheizt Ihr Gebäude und sorgt für warmes
Wasser, und zwar das ganze JahrWasser, und zwar das ganze Jahr� Es werden keine fossilen Energieträger wie Öl oder Gas benötigtEs werden keine fossilen Energieträger wie Öl oder Gas benötigt� Ca. 75% der benötigten Energie werden aus der direkten Ca. 75% der benötigten Energie werden aus der direkten
Umgebung des Gebäudes geholtUmgebung des Gebäudes geholt� Nur ca. 25% Antriebsenergie werden in Form von Strom benötigtNur ca. 25% Antriebsenergie werden in Form von Strom benötigt� Die Wärmepumpe „pumpt“ Energie aus der direkten Umgebung Die Wärmepumpe „pumpt“ Energie aus der direkten Umgebung
des Gebäudes ins Hausdes Gebäudes ins Haus� Bei Öl oder Gas muss die Energie viele tausend Kilometer Bei Öl oder Gas muss die Energie viele tausend Kilometer
transportiert werdentransportiert werden
Grundsätzliche Funktion der Grundsätzliche Funktion der WärmepumpeWärmepumpe
� Prinzip des KühlschrankesPrinzip des Kühlschrankes� Geschlossener, vollhermetischer KreislaufGeschlossener, vollhermetischer Kreislauf� Auf der „kalten“ Seite wird Energie aufgenommenAuf der „kalten“ Seite wird Energie aufgenommen� Auf der „warmen“ Seite wird Energie abgegebenAuf der „warmen“ Seite wird Energie abgegeben� Es ist eine Es ist eine WärmequelleWärmequelle erforderlich erforderlich
Funktionsablauf:Funktionsablauf:� Im Verdichter wird gasförmiges Kältemittel von niedrigem Im Verdichter wird gasförmiges Kältemittel von niedrigem
auf hohen Druck verdichtet, dadurch wird das Kältemittel auf hohen Druck verdichtet, dadurch wird das Kältemittel heißheiß
� Heißes Kältemittel wird im Verflüssiger abgekühlt und Heißes Kältemittel wird im Verflüssiger abgekühlt und verflüssigt und gibt dabei Wärme ab (Wasser wird warm)verflüssigt und gibt dabei Wärme ab (Wasser wird warm)
� Im Drosselorgan wird der Druck des flüssigen warmen Im Drosselorgan wird der Druck des flüssigen warmen Kältemittels reduziert, dadurch wird das flüssige Kältemittel Kältemittels reduziert, dadurch wird das flüssige Kältemittel kaltkalt
� Im Verdampfer wird dem sehr kalten Kältemittel Wärme Im Verdampfer wird dem sehr kalten Kältemittel Wärme zugeführt (Erdreich, Grundwasser, Außenluft) und das zugeführt (Erdreich, Grundwasser, Außenluft) und das Kältemittel verdampftKältemittel verdampft
• Sehr laufruhigSehr laufruhig• Keine VerschleißteileKeine Verschleißteile• Hohe Effizienz bei geringem TemperaturhubHohe Effizienz bei geringem Temperaturhub• Einsatz bei Sole und Grundwasser WPEinsatz bei Sole und Grundwasser WP
� HubkolbenverdichterHubkolbenverdichter• Werden bei Wärmepumpen fast nicht mehr eingesetztWerden bei Wärmepumpen fast nicht mehr eingesetzt
Der VerflüssigerDer Verflüssiger
� Edelstahlplatten WärmetauscherEdelstahlplatten Wärmetauscher• Mit Kupferfolie verlötete EdelstahlplattenMit Kupferfolie verlötete Edelstahlplatten• Höchste EffizienzHöchste Effizienz• Empfindlich bei VerschmutzungEmpfindlich bei Verschmutzung• Geringer PlatzbedarfGeringer Platzbedarf
� Koaxial WärmetauscherKoaxial Wärmetauscher• Unempfindlicher bei VerschmutzungUnempfindlicher bei Verschmutzung• Deutlich größerDeutlich größer
Der Verdampfer(I)Der Verdampfer(I)� Edelstahlplatten WärmetauscherEdelstahlplatten Wärmetauscher
• Mit Kupferfolie verlötete EdelstahlplattenMit Kupferfolie verlötete Edelstahlplatten• Höchste EffizienzHöchste Effizienz• Empfindlich bei VerschmutzungEmpfindlich bei Verschmutzung• Geringer PlatzbedarfGeringer Platzbedarf• Einsatz bei Sole WP´s (geschlossener Kreislauf)Einsatz bei Sole WP´s (geschlossener Kreislauf)
� Koaxial WärmetauscherKoaxial Wärmetauscher• Unempfindlicher bei VerschmutzungUnempfindlicher bei Verschmutzung• Deutlich größerDeutlich größer• Verwendung bei Grundwasser WPVerwendung bei Grundwasser WP
Der Verdampfer(II)Der Verdampfer(II)
� Lamellen WärmetauscherLamellen Wärmetauscher• Aluminium Lamellen auf KupferrohrAluminium Lamellen auf Kupferrohr• Einsatz bei Luft WärmepumpenEinsatz bei Luft Wärmepumpen• Kondensatablauf beachtenKondensatablauf beachten• Abtauung erforderlichAbtauung erforderlich
Das DrosselorganDas Drosselorgan� Schnittstelle zwischen Hoch- u. Schnittstelle zwischen Hoch- u.
NiederdruckNiederdruck� Dosiert die Kältemittelmenge Dosiert die Kältemittelmenge
die zum Verdampfer gelangtdie zum Verdampfer gelangt� Schützt Verdichter vor Schützt Verdichter vor
oder elektrischoder elektrisch� Überhitzung einstellbarÜberhitzung einstellbar
Das KältemittelDas Kältemittel
� Früher gebräuchliche Kältemittel wie R12, R22 u. Früher gebräuchliche Kältemittel wie R12, R22 u. R502 sind heute in Neuanlagen verbotenR502 sind heute in Neuanlagen verboten
� Heute wird R134a, R407C, R404A, R410A oder Heute wird R134a, R407C, R404A, R410A oder Propan eingesetztPropan eingesetzt
� Bei Propan muss Aufstellraum entlüftet werdenBei Propan muss Aufstellraum entlüftet werden� Wichtig: hermetischer Aufbau damit kein KM-Wichtig: hermetischer Aufbau damit kein KM-
Verlust auftreten kannVerlust auftreten kann� Keine weit verzweigten Systeme Keine weit verzweigten Systeme
� Setzt die aufgenommene Energie ins Setzt die aufgenommene Energie ins Verhältnis zur abgegebenen EnergieVerhältnis zur abgegebenen Energie
� Ist nicht konstant sondern von sich ständig Ist nicht konstant sondern von sich ständig ändernden Randbedingungen abhängigändernden Randbedingungen abhängig
� Temperatur der Wärmequelle und des Temperatur der Wärmequelle und des Wärmeverbrauchers sind entscheidendWärmeverbrauchers sind entscheidend
Leistungszahl = abgegebene Energie/aufgenommene EnergieLeistungszahl = abgegebene Energie/aufgenommene Energie
Fußboden- oder WandheizungFußboden- oder Wandheizung� Radiatoren müssen auf max. 45°C Radiatoren müssen auf max. 45°C
ausgelegt werdenausgelegt werden� Abschaltzeiten vom Energieversorger Abschaltzeiten vom Energieversorger
beachtenbeachten� Je niedriger die Vorlauftemperatur umso Je niedriger die Vorlauftemperatur umso
besser ist die Leistungszahlbesser ist die Leistungszahl
Der PufferspeicherDer Pufferspeicher
• Überbrückung der Sperrzeiten, je Überbrückung der Sperrzeiten, je nach Energieversorger bis zu 3 x 2 nach Energieversorger bis zu 3 x 2 StundenStunden
• Sicherstellung von Sicherstellung von Mindestlaufzeiten der WP, die Mindestlaufzeiten der WP, die Leistung der WP von 15 Minuten Leistung der WP von 15 Minuten Laufzeit sollte aufgenommen Laufzeit sollte aufgenommen werden könnenwerden können
erforderlich ca. 160 Bohrmetererforderlich ca. 160 Bohrmeter
ca. € 12.000.—ca. € 12.000.—
Der ErdreichflächenkollektorDer Erdreichflächenkollektor� Verlegetiefe ca. 1,2 – 1,5mVerlegetiefe ca. 1,2 – 1,5m� Verlegeabstand ca. 30 – 50cmVerlegeabstand ca. 30 – 50cm� Kunststoffrohr HD-PE Kunststoffrohr HD-PE Ø 20 – 25mmØ 20 – 25mm� Fläche hängt vom Untergrund abFläche hängt vom Untergrund ab� Optimal ist ein feuchter, lehmiger BodenOptimal ist ein feuchter, lehmiger Boden� Ca.0,5 - 2-fache Fläche im Garten erforderlichCa.0,5 - 2-fache Fläche im Garten erforderlich� Kostengünstige Wärmequellenerschließung für Kostengünstige Wärmequellenerschließung für
kleine bis mittlere Leistungenkleine bis mittlere Leistungen
Der ErdreichflächenkollektorDer ErdreichflächenkollektorKostenKosten� Durch Eigenleistung große Einsparung möglichDurch Eigenleistung große Einsparung möglich
Gesamtkosten Brunnen ca. € 4.000.--Gesamtkosten Brunnen ca. € 4.000.--
Die Außenluft (I)Die Außenluft (I)
� Überall einsetzbar und verfügbarÜberall einsetzbar und verfügbar� Keine aufwändigen ErschließungsarbeitenKeine aufwändigen Erschließungsarbeiten� UnerschöpflichUnerschöpflich� Niedrige Leistungszahlen bei extremen Niedrige Leistungszahlen bei extremen
Temperaturbedingungen, im Jahresmittel aber Temperaturbedingungen, im Jahresmittel aber ausgeglichenausgeglichen
� Kleine und mittlere LeistungenKleine und mittlere Leistungen� Durch die Nutzung der Abluft einer Lüftungs-Durch die Nutzung der Abluft einer Lüftungs-
anlage ist eine Wärmerückgewinnung quasi anlage ist eine Wärmerückgewinnung quasi kostenlos möglichkostenlos möglich
Die Außenluft (II)Die Außenluft (II)
� Wärmebedarf des Gebäudes bei Auslegungs-Wärmebedarf des Gebäudes bei Auslegungs-temperatur (-12°C bis -16°C) ermittelntemperatur (-12°C bis -16°C) ermitteln
� Auslegung Vollbetrieb WP auf AT ca. -7°CAuslegung Vollbetrieb WP auf AT ca. -7°C� (Bivalenzpunkt)(Bivalenzpunkt)� Bei tieferen AT Unterstützung durch 2. Bei tieferen AT Unterstützung durch 2.
Wärmeerzeuger (in der Regel E.-Heizstab)Wärmeerzeuger (in der Regel E.-Heizstab)
Die Außenluft (I), KostenDie Außenluft (I), Kosten
� Keine speziellen ErschließungskostenKeine speziellen Erschließungskosten
� Energiezweckverband Wörth/MainEnergiezweckverband Wörth/Main� Seit 1998 in BetriebSeit 1998 in Betrieb� Beheizte Fläche: 980m²Beheizte Fläche: 980m²� WP Typ: WB 16 LS TR zum Heizen und KühlenWP Typ: WB 16 LS TR zum Heizen und Kühlen� Außenteil der Luft Split WP nicht sichtbar auf dem Außenteil der Luft Split WP nicht sichtbar auf dem
Dach montiertDach montiert
Kriterien für dieKriterien für die Auswahl der Wärmequelle Auswahl der Wärmequelle
� Platzverhältnisse auf dem GrundstückPlatzverhältnisse auf dem Grundstück� Klimatische LageKlimatische Lage� Situation mit NachbargebäudenSituation mit Nachbargebäuden� BodenbeschaffenheitBodenbeschaffenheit� Finanzielle Situation des BauherrnFinanzielle Situation des Bauherrn� Wünsche des BauherrnWünsche des Bauherrn
Emmissionswerte
163
364
269233
0
50100
150
200
250300
350
400
Emmission in g CO 2 / kWh Wärme
Wärmepumpe
Ölkessel
Gaskessel
Gasbrennwertkessel
Primärenergieeinsparung bei der Nutzung einer
Wärmepumpe
43%44%
40%
38%
39%40%
41%42%
43%44%
45%
Primärenergieeinsparung in %
gegenüber Öl
gegenüber Gas
gegenüber Gasbrennwert
CO 2 Minderung durch den Einsatz einer
Wärmepumpe
55%
39%
30%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
CO 2 Minderung in %
gegenüber Öl
gegenüber Gas
gegenüber Gasbrennwert
Wärmepumpen für besondere Wärmepumpen für besondere AnwendungenAnwendungen
� Zusatznutzen durch freie Kühlung Zusatznutzen durch freie Kühlung � Die Wärmepumpe mit der Heißgasentwärmung für hohe Die Wärmepumpe mit der Heißgasentwärmung für hohe
BrauchwassertemperaturenBrauchwassertemperaturen
Die KühlfunktionDie Kühlfunktion
� Bei Sole- u. Grundwasser Wärmepumpe freie Bei Sole- u. Grundwasser Wärmepumpe freie Kühlung möglich, dadurch geringste Betriebskosten f. Kühlung möglich, dadurch geringste Betriebskosten f. KühlbetriebKühlbetrieb
� Über Kreislaufumkehrung Kühlung auch bei Luft WP Über Kreislaufumkehrung Kühlung auch bei Luft WP möglichmöglich
� Wärme/Kälteverteilung muss geeignet sein Wärme/Kälteverteilung muss geeignet sein (Flächenheiz-/kühlsystem oder spezielle Truhen)(Flächenheiz-/kühlsystem oder spezielle Truhen)
� Spezielle Raumthermostate erforderlichSpezielle Raumthermostate erforderlich� Bei Sole WP durch Kühlbetrieb Verbesserung der Bei Sole WP durch Kühlbetrieb Verbesserung der
Leistungszahl auch beim HeizbetriebLeistungszahl auch beim Heizbetrieb
Die freie Kühlung Die freie Kühlung
� Bei Sole- und Wasser- WärmepumpenBei Sole- und Wasser- Wärmepumpen� Solekreis wird umgeleitetSolekreis wird umgeleitet� Verschraubte Plattenwärmetauscher bei Verschraubte Plattenwärmetauscher bei
Worauf ist zu achtenWorauf ist zu achten� geschraubter Plattenwärmetauscher bei Wasser-Wasser-geschraubter Plattenwärmetauscher bei Wasser-Wasser-
WärmepumpenWärmepumpen� Frostschutzthermostat im FreikühlerFrostschutzthermostat im Freikühler� Raumthermostat mit Heizen/Kühlen FunktionRaumthermostat mit Heizen/Kühlen Funktion� Bei Einzelraumregelung elektrothermische Ventile (sie Bei Einzelraumregelung elektrothermische Ventile (sie
erhalten ihr Auf-Kommando vom Raumthermostat)erhalten ihr Auf-Kommando vom Raumthermostat)� Bei einfacher Ausführung mit Kaltwasserregelthermostat – Bei einfacher Ausführung mit Kaltwasserregelthermostat –
Vorlauftemperatur kann auf 16-19°C eingestellt werdenVorlauftemperatur kann auf 16-19°C eingestellt werden� Aufwändige Regelung ist eine Taupunktregelung – Aufwändige Regelung ist eine Taupunktregelung –
Mischer hält die Temperatur immer oberhalb des Mischer hält die Temperatur immer oberhalb des TaupunktesTaupunktes
Die HeißgasentwärmungDie Heißgasentwärmung
� Brauchwassererwärmung bis ca. 65°C in Brauchwassererwärmung bis ca. 65°C in Verbindung mit BARTL- Systemspeicher Verbindung mit BARTL- Systemspeicher möglichmöglich
� Leistungszahl immer noch zwischen 4 und 5 Leistungszahl immer noch zwischen 4 und 5 (z. Bsp. WQ Sole, VL 35°C) (z. Bsp. WQ Sole, VL 35°C)
� Für alle Wärmepumpen Typen lieferbarFür alle Wärmepumpen Typen lieferbar� Entlasteter Betrieb trotz hoher VL Entlasteter Betrieb trotz hoher VL
Temperaturen, dadurch lange LebenszeitTemperaturen, dadurch lange Lebenszeit� Einfache Montage durch vorinstallierte Einfache Montage durch vorinstallierte
LadepumpeLadepumpe
P: Hochdruck
P0::Niederdruck
TÜ: Überhitzungstemperatur
T: VL Temperatur Heizung
T0: Temperatur Wärmequelle
Qzu: Entzugsleistung
W: Verdichterarbeit
Qab: Heizleistung
Qzu + W = Qab
75% + 25% = 100%
Zu beachten:Zu beachten:
� Speicher weder Kalt noch Warm überhöht betreibenSpeicher weder Kalt noch Warm überhöht betreiben� Nur tatsächlich benötigte Temperaturen erzeugenNur tatsächlich benötigte Temperaturen erzeugen� Dadurch wird äußerst effektiver Betrieb möglichDadurch wird äußerst effektiver Betrieb möglich� Keine Nachheizregister mit unnötig hohen VL Keine Nachheizregister mit unnötig hohen VL
Temperaturen einsetzenTemperaturen einsetzen� Wärmequelle so gut wie möglich aufbauenWärmequelle so gut wie möglich aufbauen
EinsatzmöglichkeitenEinsatzmöglichkeiten
� Ein- und MehrfamilienhäuserEin- und Mehrfamilienhäuser� Kindergärten, SchulenKindergärten, Schulen� Rathäuser, MuseenRathäuser, Museen� Sporthallen, TennisplätzeSporthallen, Tennisplätze� CampingplätzeCampingplätze� Überall wo Heizung oder Warmwasser Überall wo Heizung oder Warmwasser
benötigt wirdbenötigt wird
FazitFazit
� Der Einsatz einer Wärmepumpe senkt deutlich Der Einsatz einer Wärmepumpe senkt deutlich den COden CO22 Ausstoß und den Ausstoß und den Primärenergieverbrauch bei vernünftigen Primärenergieverbrauch bei vernünftigen EinsatzbedingungenEinsatzbedingungen
� Moderne Wärmepumpentechnik arbeitet Moderne Wärmepumpentechnik arbeitet zuverlässig, geräuscharm und kostengünstigzuverlässig, geräuscharm und kostengünstig
� Betriebskosten können effektiv um ca. 50 % Betriebskosten können effektiv um ca. 50 % gesenkt werdengesenkt werden
Die WärmepumpeDie WärmepumpeDas Heizsystem der ZukunftDas Heizsystem der Zukunft
� Nutzung kostenloser UmweltenergieNutzung kostenloser Umweltenergie� Einsparung von PrimärenergieEinsparung von Primärenergie� Kamin u. Brennstofflager entfallenKamin u. Brennstofflager entfallen� Keine Vorfinanzierung von BrennstoffKeine Vorfinanzierung von Brennstoff� Komfortable HeiztechnikKomfortable Heiztechnik� einfache Bedienungeinfache Bedienung� Jederzeit und überall einsetzbarJederzeit und überall einsetzbar� Reduzierung von Schadstoffen und COReduzierung von Schadstoffen und CO2 2
AusstoßAusstoß� Vor Ort emissionsfreiVor Ort emissionsfrei
Die Wärmepumpe, denn es lohnt sich es besser zu machen!